FR2818337A1 - Joint universel a vitesse constante - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un joint universel à vitesse constante dans lequel une surface interne sphérique (5) du chemin de roulement externe (1) et des rainures de cheminement dans le chemin de roulement externe 1 sont chacune définies par une surface découpée après durcissement. Une surface externe sphérique (6) du chemin de roulement interne (2) et des rainures de cheminement dans le chemin de roulement interne (2) sont également chacune définies par une surface découpée après durcissement. Un élément de retenue 4 a une surface externe sphérique (10), une surface interne sphérique (11) et des surfaces internes des poches (9), toutes étant définies par une surface découpée après durcissement. Des surfaces respectives de l'élément de retenue (4), du chemin de roulement externe 1 et du chemin de roulement interne (2) qui viennent en contact les unes avec les autres sont formées avec une couche à traitement de surface pour réduire la résistance de friction.
Description
JOINT UNIVERSEL A VITESSE CONSTANTE
La présente invention concerne de façon générale un joint universel à vitesse constante pour des véhicules automobiles, et plus particulièrement, le joint universel
à vitesse constante utilisé dans un arbre de transmission d'une automobile.
Le joint universel à vitesse constante pour véhicules automobiles, en particulier
le joint universel à vitesse constante utilisé sur un arbre de transmission d'au-
tomobile, tourne à grande vitesse en fonctionnement, et nécessite par conséquent une
aptitude à tourner dans un état équilibré, et donc, une aptitude à supprimer la généra-
tion de chaleur interne. Pour obtenir un bon équilibre en rotation, il faut diminuer la taille d'un espace présent à l'intérieur du joint universel. Toutefois, plus l'espace est
petit, plus importante est la génération de chaleur, et par conséquent, afin de suppri-
mer la génération de chaleur, il faut réduire la résistance de friction se produisant entre les pièces constitutives conjuguées, en minimisant la rugosité de surface de ces pièces constitutives. Pour cette raison, dans le joint universel à vitesse constante fixe de type bille, les surfaces de contact d'un chemin de roulement interne, d'un chemin de roulement externe et d'une cage, faisant tous partie du joint universel, après que ces pièces constitutives ont subi un traitement thermique, sont usinées pour garantir la précision dimensionnelle requise et la rugosité de surface requise. En outre, comme moyen de réduction de la résistance de friction à l'intérieur du joint universel
à vitesse constante, il est connu dans la technique de former un revêtement d'un lubri-
fiant solide sur ces pièces constitutives, comme divulgué, par exemple, dans la publi-
cation de modèle d'utilité japonaise ouverte à l'inspection publique n0 2121333.
L'opération de rectification requiert en général un temps d'usinage relativement long par rapport à l'opération de découpage. En outre, l'opération de rectification
nécessite l'utilisation d'un réfrigérant d'un type préjudiciable à l'environnement.
Par conséquent, la présente invention a pour objectif de proposer un joint universel à vitesse constante amélioré, dans lequel une surface interne sphérique d'un chemin de roulement externe et des rainures de cheminement peuvent être usinées à
une certaine précision tout en réduisant le temps d'usinage requis.
Un autre objectif important de la présente invention est de permettre de garantir une certaine précision de la surface interne sphérique du chemin de roulement interne
et des rainures de cheminement tout en réduisant le temps d'usinage requis.
H'\DACTYLO\19100\19140.DOC - 18 décembre 2001 - 1/35 Encore un autre objectif important de la présente invention est de minimiser la génération de chaleur résultant du contact des pièces constitutives, en particulier de
minimiser la chaleur au cours d'un stade d'utilisation initial.
Afin de réaliser ces objectifs, la présente invention propose un joint universel à vitesse constante qui comporte un chemin de roulement externe ayant une surface
interne sphérique; un chemin de roulement interne ayant une surface externe sphéri-
que et positionné à l'intérieur du chemin de roulement externe, ladite surface externe sphérique ayant une pluralité de rainures de cheminement définies dans celle-ci et correspondant aux rainures de cheminement respectives dans le chemin de roulement externe; une pluralité de billes interposées entre les chemins de roulement externe et interne et reçues à rotation entre les rainures de cheminement conjuguées dans les
chemins de roulement externe et interne; et un élément de retenue ayant une plura-
lité de poches recevant les billes correspondantes. La surface interne sphérique a une
pluralité de rainures de cheminement définies dans celle-ci. Chacune desdites rainu-
res de cheminement dans le chemin de roulement externe a un fond de rainure de forme en section longitudinale représentant la forme d'une courbe. En outre, chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement interne a un fond de
rainure de forme en section longitudinale représentant la forme d'une courbe.
L'élément de retenue a une surface externe sphérique, maintenue en contact superfi-
ciel avec la surface interne sphérique du chemin de roulement externe, et une surface interne sphérique maintenue en contact superficiel avec la surface externe sphérique du chemin de roulement interne. Chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement externe a un centre de courbure se trouvant dans une section
axiale du chemin de roulement externe, et de même, chacune des rainures de chemi-
nement dans le chemin de roulement interne a un centre de courbure se trouvant sur une section axiale du chemin de roulement interne. Le centre de courbure de chaque rainure de cheminement dans le chemin de roulement externe et le centre de courbure de chaque rainure de cheminement dans le chemin de roulement interne sont décalés d'une égale distance vers la gauche et vers la droite par rapport à un centre d'angle du joint universel. La surface interne sphérique du chemin de roulement externe ou chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement externe, ou à la fois la surface interne sphérique du chemin de roulement externe et chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement externe, est ou sont définie(s)
par une surface découpée après durcissement.
L'invention a plus précisément pour objet un joint universel à vitesse constante comprenant: un chemin de roulement externe ayant une surface interne sphérique, ladite surface interne sphérique ayant une pluralité de rainures de cheminement définies H:\DACTYLO\19100\19140 DOC - 18 décembre 2001 - 2/35
dans celle-ci, chacune desdites rainures de cheminement dans le chemin de roule-
ment externe ayant un fond de rainure de forme en section longitudinale représentant la forme d'une courbe;
un chemin de roulement interne ayant une surface externe sphérique et posi-
tionné à l'intérieur du chemin de roulement externe, ladite surface externe sphérique ayant une pluralité de rainures de cheminement définies dans celle-ci, correspondant avec les rainures de cheminement respectives dans le chemin de roulement externe, chacune desdites rainures de cheminement dans le chemin de roulement interne ayant un fond de rainure de forme en section longitudinale représentant la forme d'une courbe; une pluralité de billes interposées entre les chemins de roulement externe et interne et reçues à rotation entre les rainures de cheminement conjuguées dans les chemins de roulement externe et interne; un élément de retenue ayant une pluralité de poches recevant les billes correspondantes, ledit élément de retenue ayant une surface externe sphérique, maintenue en contact superficiel avec la surface interne sphérique du chemin de roulement externe, et une surface interne sphérique, retenue en contact superficiel avec la surface externe sphérique du chemin de roulement interne; chacune desdites rainures de cheminement dans le chemin de roulement externe ayant un centre de courbure se trouvant dans une section axiale du chemin de roulement externe; et chacune desdites rainures de cheminement dans le chemin de roulement interne ayant un centre de courbure se trouvant sur une section axiale du chemin de roulement interne, ledit centre de courbure de chaque rainure de cheminement dans le chemin de roulement externe et ledit centre de courbure de chaque rainure de cheminement dans le chemin de roulement interne étant décalés d'une égale distance vers la gauche et vers la droite par rapport à un centre d'angle du joint universel; dans lequel ladite surface interne sphérique du chemin de roulement externe ou chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement externe, ou à la fois la surface interne sphérique du chemin de roulement externe et chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement externe est ou sont définie(s)
par une surface découpée après durcissement.
L'invention a encore pour objet un tel joint universel à vitesse constante, dans lequel ladite surface externe sphérique du chemin de roulement interne ou chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement interne, ou à la fois la surface externe sphérique du chemin de roulement interne et chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement interne, est ou sont définie(s) par une
surface découpée après durcissement.
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L'invention a également pour objet un tel joint universel à vitesse constante, dans lequel, de la surface externe sphérique, de la surface interne sphérique et des poches, au moins les poches ont des surfaces internes respectives qui sont définies
par une surface découpée après durcissement.
L'invention a aussi pour objet un tel joint universel à vitesse constante, dans lequel le joint universel à vitesse constante est destiné à l'utilisation avec un arbre de transmission. Conformément à la présente invention, dans la mesure o l'une ou les deux, de
la surface interne sphérique du chemin de roulement externe et de chacune des rainu-
res de cheminement dans le chemin de roulement externe ont été découpées après un
traitement de durcissement employé à la place de l'opération traditionnelle de rectifi-
cation ou de meulage ayant lieu après le traitement thermique, le temps de traitement peut être réduit. Du fait de l'utilisation de l'opération de découpage, il est possible d'effectuer le traitement sans aucun réfrigérant préjudiciable à l'environnement. A la suite de récentes améliorations dans la technologie du traitement des matières,
l'opération de découpage elle-même est maintenant devenue une opération extrê-
mement précise, et par conséquent, même un métal dur tel que de l'acier trempé peut être découpé de manière satisfaisante. De plus, comme l'opération de découpage est utilisée après le traitement de durcissement et qu'aucune contrainte qui, autrement, résulterait du traitement thermique, n'est induite subséquemment, la précision de la
surface interne sphérique et des rainures de cheminement dans le chemin de roule-
ment externe achevé peut être garantie. A titre d'exemple, il est possible de garantir la précision dimensionnelle de manière comparable à celle obtenue, par exemple, par
l'opération de rectification.
L'opération de découpage a jusqu'ici été réalisée, en général, avant le traitement de durcissement, de manière spécifique, du chemin de roulement externe utilisé dans le joint universel à vitesse constante conventionnel. Il convient toutefois de signaler que bien qu'une opération de découpage de haute précision soit réalisée au cours d'une étape de découpage avant le traitement de durcissement, la précision a tendance
à diminuer suite à la contrainte induite au cours du traitement thermique subséquent.
Bien que l'on puisse envisager d'effectuer l'opération de découpage suivant une forme particulière en tenant compte à l'avance du changement de forme qui aura lieu après le traitement de durcissement, la gestion de la forme est difficile à réaliser. Par conséquent, dans la présente invention, l'opération de découpage après le traitement de durcissement est employée pour assurer simultanément la garantie de la précision et la réduction du temps de traitement. Ainsi, on verra facilement que les coûts
peuvent être réduits avantageusement, tout en conservant la performance.
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De préférence, la surface externe sphérique du chemin de roulement interne ou chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement interne, ou à la fois la surface externe sphérique du chemin de roulement interne et chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement interne, est ou sont définie(s) par une surface découpée après durcissement. Si même le chemin de roulement interne est soumis à l'opération de découpage d'une manière similaire au chemin de roulement externe, au lieu d'utiliser l'opération de rectification traditionnelle après le traitement de durcissement, il est possible d'assurer la précision de la surface externe sphérique du chemin de roulement interne ou de chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement interne, ou à la fois de la surface externe sphérique du chemin de roulement interne et de chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement interne, tout en réduisant le temps de traitement. Ainsi, l'utilisation de l'opération de découpage apres le traitement de durcissement dans les deux chemins de roulement externe et interne
entraîne une augmentation de la productivité.
Dans la pratique de la présente invention, parmi la surface externe sphérique, la surface interne sphérique et les poches, au moins les poches ont des surfaces internes
respectives qui sont de préférence définies par une surface découpée après durcisse-
ment. Les surfaces internes définissant chaque poche dans l'élément de retenue constituent un avantage en ce que, par exemple, après l'opération de cémentation, on
peut obtenir une précision dimensionnelle comparable à celle obtenue par rectifica-
tion, et par conséquent, les espaces des poches peuvent être fixés dans une plage prédéterminée. Tandis que les poches sont définies par découpage d'un flan dans une plaque au moyen de moulage sous pression et sont ensuite fraisées à la dimension requise, le traitement thermique subséquent de l'élément de retenue a tendance à entraîner un changement de forme et par conséquent, les espaces des poches sont difficiles à fixer dans la plage prédéterminée requise par une complémentarité ou similaire. L'exigence de précision dimensionnelle peut être satisfaite si l'on utilise
une surface découpée après durcissement.
Dans un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, le joint
universel à vitesse constante est destiné à l'utilisation avec un arbre de transmission.
Comme le sait bien l'homme de l'art, le joint universel à vitesse constante utilisé avec l'arbre de transmission tourne à grande vitesse, et par conséquent, les espaces dans les joints universels doivent être aussi petits que possible pour assurer ainsi un équilibre rotationnel satisfaisant, et en outre la rugosité de surface doit être aussi faible que possible afin de supprimer la génération de chaleur dans le joint universel
au cours de son fonctionnement. L'utilisation de la surface découpée après durcisse-
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ment dans diverses pièces permet de satisfaire efficacement aux exigences en termes
de précision et de rugosité de surface des pièces associées.
Lorsque le joint universel à vitesse constante de la présente invention est utilisé avec l'arbre de transmission, le joint universel à vitesse constante a de préférence une structure dans laquelle le chemin de roulement externe a un orifice d'entrée et une ouverture arrière opposée à l'orifice d'entrée et ayant un diamètre plus petit qu'un diamètre de l'orifice d'entrée, et le chemin de roulement externe est formé avec une bride d'ajustement à un endroit radialement à l'extérieur d'une périphérie externe de l'orifice d'entrée et également avec une fixation cylindrique formée avec celui-ci de manière à faire saillie axialement vers l'extérieur depuis l'ouverture arrière, de sorte que l'arbre de transmission puisse s'étendre à travers l'ouverture et vienne ensuite en
prise avec la surface périphérique interne du chemin de roulement interne.
Le nombre des rainures de cheminement dans chacun des chemins de roule-
ment interne et externe est de préférence de huit.
Par comparaison avec le joint universel à vitesse constante dans lequel on utilise six rainures de cheminement dans chacun des chemins de roulement interne et externe, l'utilisation de huit rainures de cheminement dans chacun des chemins de roulement interne et externe permet d'employer un plus grand nombre de billes d'un diamètre relativement petit pour ainsi rendre le joint universel compact dans sa dimension radiale. Pour cette raison, bien que l'exigence en termes de précision dans la forme d'une rainure soit très stricte, l'utilisation de la surface découpée après durcissement conformément à la présente invention a permis de satisfaire à des exigences aussi strictes. D'autre part, bien que l'augmentation du nombre des rainures de cheminement puisse entraîner un temps de traitement relativement long, on obtient un temps de traitement considérablement réduit parce que le découpage d'acier trempé assure une très grande aptitude à la transformation par comparaison à la rectification. A titre d'exemple, lorsque le nombre de rainures de cheminement est de huit, comme dans le mode de réalisation préféré, un seul outil de coupe suffit pour découper l'acier trempé, contrairement aux deux outils de rectification requis dans la
pratique de la rectification pour assurer la productivité.
Dans un autre mode de réalisation préféré, une surface d'au moins l'élément de retenue est formée avec une couche ayant subi un traitement de surface pour réduire la résistance de friction. Bien que la portion dans laquelle la couche ayant subi le traitement de surface est formée peut n'être que la surface externe sphérique et la surface interne sphérique de l'élément de retenue, on préfère toutefois former la couche à traitement de surface non seulement sur la surface externe sphérique et la surface interne sphérique de l'élément de retenue, mais aussi sur les surfaces internes
des poches dans l'élément de retenue.
H:\DACTYLO\19100\19140.DOC - 18 décembre 2001 - 6/35 Lorsque l'on utilise la surface découpée après durcissement comme dans la présente invention, l'exigence associée à la rugosité de surface peut généralement être satisfaite, mais il peut arriver que des marquages d'avance puissent rester sur les surfaces traitées. Toutefois, l'utilisation de la couche à traitement de surface fournit une surface assez lisse sans marquage d'avance. Par conséquent, lorsque les surfaces de l'élément de retenue sont pourvues de la couche à traitement de surface pour donner des surfaces lisses, la résistance au frottement entre les pièces constitutives peut être réduite pour ainsi minimiser la génération de chaleur au cours de la rotation à grande vitesse. En outre, l'utilisation de la couche à traitement de surface du côté de l'élément de retenue uniquement si une telle couche à traitement de surface est prévue dans l'élément de retenue qui est l'une des pièces constitutives du joint
universel à vitesse constante - permet de réduire efficacement la résistance au frotte-
ment se produisant dans les chemins de roulement interne et externe.
La couche à traitement de surface mentionnée ci-dessus peut être un film de
lubrifiant solide. L'utilisation du film de lubrifiant solide permet de lubrifier effica-
cement les surfaces de contact respectives des pièces constitutives, ce qui contribue considérablement à réduire la résistance de friction. En particulier, la réduction de la résistance de friction ainsi obtenue permet avantageusement d'augmenter l'effet de suppression de génération de chaleur au cours de la rotation à grande vitesse à un
stade d'utilisation initial.
Par comparaison avec le joint universel à vitesse constante destiné à l'utilisa-
tion avec un arbre d'entraînement, le joint universel à vitesse constante destiné à l'utilisation avec l'arbre de transmission a un angle de fonctionnement relativement petit et la quantité de mouvement des billes se déplaçant le long des rainures de
cheminement dans une direction axiale par rapport aux billes est également petite.
Par conséquent, si de la graisse se trouvant entre des portions glissantes des billes est évacuée, la graisse rentrera difficilement à nouveau dans les portions glissantes et par
conséquent, une augmentation excessive de la température résultera de la lubrifica-
tion insuffisante. Si l'on considère qu'à un stade initial d'utilisation du joint universel la graisse n'a pas encore été répartie et que donc une lubrification insuffisante est probable; l'utilisation du film de lubrifiant solide permet de supprimer efficacement la génération de chaleur excessive au stade initial d'utilisation du joint universel,
avant que le lubrifiant soit réparti.
En variante, la couche à traitement de surface peut être une couche sulfurisée à
basse température. Comme l'opération de sulfuration à basse température est effec-
tuée à basse température, la pièce à transformer ne sera pas trempé au cours de l'opération, et par conséquent, toute réduction éventuelle de la résistance à l'abrasion
résultant de la réduction de la dureté suite à la trempe pourra être évitée.
H:\DACTYLO\19100\19140.DOC- 1 S décembre 2001 - 7/35 Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, chacune des rainures de cheminement dans chacun des chemins de roulement interne et externe et la bille correspondante coopèrent pour définir des espaces radiaux entre eux, chacun desdits espaces radiaux étant d'une taille ne dépassant pas 0,05 mm. Les espaces radiaux dans la direction radiale du joint universel sont représentés par la distance
entre la bille et chacune des surfaces internes opposées de chaque rainure de chemi-
nement, mesurée sur le cercle primitif décrit par les billes.
La sélection des espaces radiaux avec une taille ne dépassant pas 0,05 mm
permet d'améliorer efficacement la performance d'équilibrage rotationnel. En parti-
culier lorsque le joint universel à vitesse constante est destiné à l'utilisation avec l'arbre de transmission, les plus petits espaces radiaux sont préférés en raison de la rotation à grande vitesse. Même si les rainures de cheminement sont représentées par la surface découpée après durcissement, une précision de traitement pour réaliser les
espaces radiaux ne dépassant pas 0,05 mm peut être obtenue.
Dans la pratique de la présente invention, chacune des poches dans l'élément de retenue et la bille correspondante reçue dans celles-ci peuvent coopérer pour définir
des espaces axiaux, chacun de ces espaces axiaux étant positif. Dans le joint univer-
sel à vitesse constante destiné à l'utilisation avec l'arbre d'entraînement, les espaces axiaux entre chacune des billes et la poche correspondante dans l'élément de retenue sont généralement choisis négatifs. Toutefois, dans le cas du joint universel à vitesse
constante destiné à l'utilisation avec l'arbre de transmission, les espaces axiaux posi-
tifs tels qu'exposés ci-dessus sont préférés en termes de prévention de la génération
de chaleur au cours de la rotation à grande vitesse.
De plus, dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement externe a une forme ovale en section transversale. Lorsque la forme ovale est choisie, chacune des billes vient en contact avec les rainures de cheminement associées en deux points. Pour cette raison, on peut minimiser la variation de l'angle de contact 0. Une opération de façonnage de la forme ovale en section transversale peut être facilement réalisée dans
la découpe en acier trempé.
Dans tous les cas, l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description
suivante de ses modes de réalisation préférés, conjointement aux dessins d'accompa-
gnement. Toutefois, les modes de réalisation et les dessins sont donnés à titre illustratif et explicatif uniquement, et ne doivent pas être considérés comme limitant la portée de la présente invention d'une quelconque manière, cette portée devant être
déterminée par les revendications annexées. Dans les dessins d'accompagnement, des
numéros de référence identiques sont utilisés pour désigner des pièces similaires dans toutes les différentes vues, et: H:\DACTYLO\19100\19140. DOC - 18 décembre 2001- 8/35
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la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un joint universel à vitesse constante selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, illustré accouplé avec un arbre de transmission; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale fragmentaire, à plus grande échelle, du joint universel à vitesse constante illustré dans la figure 1; la figure 3 est une vue en élévation de face du joint universel à vitesse constante illustré dans la figure 1; la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un chemin de roulement externe utilisé dans le joint universel à vitesse constante illustré dans la figure 1; la figure 5 est une vue en élévation de face du chemin de roulement externe illustré dans la figure 4; la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'un chemin de roulement interne utilisé dans le joint universel à vitesse constante illustré dans la figure 1; la figure 7 est une vue en élévation de face du chemin de roulement interne illustré dans la figure 6; la figure 8 est une vue en élévation de face illustrant une forme modifiée du chemin de roulement interne illustré dans la figure 7; la figure 9A est une vue en coupe longitudinale d'un élément de retenue ou cage utilisé(e) dans le joint universel à vitesse constante illustré dans la figure 1; la figure 9B est une vue en élévation de face de l'élément de retenue illustré dans la figure 9A; les figures 10A à 1OC sont des vues en coupe fragmentaires, à plus grande échelle, illustrant différentes formes d'une rainure de cheminement définie dans le chemin de roulement externe du joint universel à vitesse constante, respectivement; la figure 11 est un schéma explicatif illustrant une relation entre une bille et un espace radial défini entre la bille et la rainure de cheminement dans le joint universel à vitesse constante; les figures 12A et 12B sont des vues en coupe illustrant différents exemples d'un point de contact au niveau de la rainure de cheminement dans le chemin de roulement externe du joint universel à vitesse constante; la figure 13 est un schéma explicatif illustrant un exemple d'une opération de découpage après que la rainure de cheminement dans le chemin de roulement externe a été durcie; la figure 14 est une vue en coupe illustrant la manière suivant laquelle une couche à traitement de surface est formée dans l'élément de retenue; la figure 15 est une vue en coupe agrandie illustrant une forme modifiée de la couche à traitement de surface illustrée dans la figure 14; H- \DACTYLO\19100\19140.DOC - 18 décembre 2001 - 9/35
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la figure 16 est une vue en coupe illustrant la manière suivant laquelle la couche à traitement de surface est formée sur le chemin de roulement externe et le chemin de roulement interne; la figure 17 illustre des étapes de processus de la séquence de fabrication du chemin de roulement externe utilisé dans le joint universel à vitesse constante, respectivement; la figure 18 illustre des étapes de processus de la séquence de fabrication du
chemin de roulement interne utilisé dans le joint universel à vitesse constante, res- pectivement; la figure 19 illustre des étapes de processus de la séquence
de fabrication de l'élément de retenue utilisé dans le joint universel à vitesse constante, respectivement et
la figure 20 est un graphique illustrant comment l'augmentation de la tempé-
rature est affectée en fonction de la présence ou de l'absence de la couche à traite-
ment de surface.
Un mode de réalisation préféré de la présente invention va maintenant être
décrit en référence aux dessins d'accompagnement. Dans la description du mode de
réalisation préféré, la présente invention sera décrite appliquée à un joint universel à vitesse constante d'un type fixe pour l'utilisation sur un arbre de transmission. Si l'on se réfère en particulier à la figure 1, le joint universel à vitesse constante illustré comporte un chemin de roulement externe 1 ayant une surface interne sphérique 5 formée avec une pluralité de rainures de cheminement 7 s'étendant axialement, et un chemin de roulement interne 2 ayant une surface externe sphérique 6 formée avec un nombre correspondant de rainures de cheminement 8 susceptibles de coopérer avec les rainures de cheminement 7 dans le chemin de roulement externe 1. Des billes 3 de transmission du couple, retenues en fonctionnement par un élément de retenue ou une cage 4, sont interposées entre les chemins de roulement interne et externe 2 et 1, chaque bille 3 étant reçue de manière mobile en partie dans la rainure respective 7 et en partie dans la rainure conjuguée 8. L'élément de retenue 4 a des poches 9 définies dans celui-ci en nombre égal au nombre des billes 3 utilisées et a également une surface externe sphérique 10, qui est maintenue en contact face à face avec la surface
interne sphérique 5 du chemin de roulement externe 1, et une surface interne sphéri-
que 11 maintenue en contact face à face avec la surface externe sphérique 6 du
chemin de roulement interne 2.
Chacune des rainures de cheminement 7 définies dans le chemin de roulement
externe 1 a un fond de rainure qui décrit une courbe arquée, vu en coupe longitudi-
nale. De manière similaire, chacune des rainures de cheminement 8 définies dans le chemin de roulement interne 2 a un fond de rainure qui décrit une courbe arquée, vu Hi\DACTYLO\19100\19140.DOC - 18 décembre 2001 - 10/35
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en coupe longitudinale. Comme illustré au mieux dans la figure 2, le centre de courbure O1 de chaque rainure de cheminement 7 du chemin de roulement externe 1, vu en coupe longitudinale suivant la direction axiale du joint universel à vitesse constante et le centre de courbure 02 de chaque rainure de cheminement 8 du chemin de roulement interne 2, vu en coupe longitudinale également suivant la direction axiale du joint universel à vitesse constante, sont décalés d'une distance égale du centre O0 de l'angle de mouvement de basculement du joint universel à vitesse constante de manière à se trouver de part et d'autre du centre angulaire O0 le long de l'axe longitudinal du joint universel à vitesse constante. Le centre angulaire O0 du joint universel coïncide avec le centre de la sphère occupée par la surface interne sphérique 5 du chemin de roulement externe 1 et celle occupée par la surface externe
sphérique 6 du chemin de roulement interne 2.
Le nombre de rainures de cheminement 7 ou 8 dans chacun des chemins de roulement externe et interne 1 et 2 est choisi à six et ces six rainures de cheminement 7 ou 8 sont espacées d'une distance égale les unes des autres dans une direction circonférentielle au chemin de roulement interne ou externe 1 ou 2. Il convient toutefois de noter que le nombre de rainures de cheminement 7 ou 8 dans chacun des chemins de roulement externe et interne 1 et 2 peut être de huit, comme illustré dans
une forme modifiée du chemin de roulement interne 2 dans la figure 8.
Comme illustré dans la figure 1, le chemin de roulement externe 1 a un orifice d'entrée 12 et une ouverture arrière 14 opposée à l'orifice d'entrée 12 et adjacente à l'arbre de transmission 16, l'ouverture arrière 14 ayant un diamètre inférieur à celui de l'orifice d'entrée 12, ou un diamètre intérieur du chemin de roulement 1 à une portion d'extrémité avant. Le chemin de roulement externe 1 comporte également
une bride d'ajustement 13, qui est formée avec lui, de manière à faire saillie radiale-
ment vers l'extérieur depuis celui-ci, et positionnée à proximité de l'orifice d'entrée
12, et une fixation cylindrique 15 saillant axialement vers l'extérieur depuis l'ouver-
ture arrière 14. L'arbre de transmission 16 a une extrémité libre insérée à travers l'ouverture arrière 14 dans l'intérieur du chemin de roulement interne 2 de manière à venir en prise avec la surface périphérique interne 2a du chemin de roulement interne 2. La surface périphérique interne 2a du chemin de roulement interne 2 et une surface externe de l'extrémité libre de l'arbre de transmission 16 sont toutes deux cannelées de sorte que le chemin de roulement interne 2 et l'arbre de transmission 16 soient accouplés l'un à l'autre de manière à tourner ensemble. Un manchon tubulaire 17 ayant des première et deuxième extrémités opposées l'une à l'autre est monté sur l'arbre de transmission 16, la première extrémité étant fixée sur celui-ci au moyen d'une bague de fixation (non illustrée) tandis que la deuxième extrémité du manchon tubulaire 17 est placée en dehors de la fixation cylindrique 15 et est fixée à la H:\DACTYLO\19100\I9140.DOC- 18 décembre2001 - 11/35
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fixation cylindrique 15 au moyen d'une bague de fixation (pas non plus illustrée).
D'autre part, l'orifice d'entrée 12 du chemin de roulement externe 1 est fermée par une plaque de recouvrement ronde 18 dont les bords périphériques sont engagés avec la surface périphérique interne du chemin de roulement externe 1. Le joint universel à vitesse constante du type illustré dans le mode de réalisation illustré dans lequel
l'arbre de transmission 16 est inséré dans le chemin de roulement externe 1 est géné-
ralement désigné dans la technique comme joint universel à vitesse constante de type
Zepper ou Tzeppe.
L'arbre de transmission 16 mentionné ci-dessus peut être celui utilisé pour connecter un arbre de sortie d'un groupe motopropulseur automobile, par exemple,
d'un véhicule à traction avant ou d'un véhicule à propulsion avec différentiel.
Chacune des rainures de cheminement 7 dans le chemin de roulement externe 1 a une forme en section transversale qui, comme illustré dans la figure IOA à plus grande échelle, décrit une forme similaire à une arche gothique et constituée de courbes arquées opposées 7a et 7a se faisant face dans une direction circonférentielle de celui-ci. Lorsque l'arche gothique est utilisée pour la forme en section transversale de chacune des rainures de cheminement 7 dans le chemin de roulement externe 1, la bille respective 3 vient en contact avec la rainure de cheminement associée 7 en deux points opposés P. Pour cette raison, une variation indésirable de l'angle de contact 0 peut être minimisée. L'angle de contact 0 est défini comme étant un angle entre une direction radiale du chemin de roulement externe 1 et une droite reliant chacun des points de contact P avec un centre de la bille 3. A part l'arche gothique, la forme en section transversale de chaque rainure de cheminement 7 peut être une forme arquée telle qu'illustrée dans la figure lOB, ou une forme ovale, telle qu'illustrée dans la
figure 1 OC, dont le grand axe s'étend suivant une direction radiale du joint universel.
Lorsque la forme ovale est utilisée pour la forme en section transversale de chaque rainure de cheminement 7, comme c'est le cas avec l'utilisation de l'arche gothique, par conséquent, la bille respective 3 peut venir en contact avec la rainure de cheminement associée 7 en deux points P. Comme illustré dans la figure 12A, chacune des rainures de cheminement 7 dans le chemin de roulement externe 1 a une profondeur de rainure H augmentant progressivement vers l'orifice 12 du chemin de roulement externe 1. La profondeur de rainure H1 depuis le fond de la rainure jusqu'à chaque point de contact P reste la
même sur toute la longueur d'une telle rainure de cheminement 7.
Au lieu que la profondeur de rainure HI depuis le fond de la rainure jusqu'à chaque point de contact P reste la même sur toute la longueur de chaque rainure de cheminement 7 comme décrit ci-dessus, la profondeur de rainure, illustrée par H2, depuis une ouverture de rainure jusqu'à chaque point de contact P peut rester la H:\DACTYLO\ 19100\19140.DOC - 18 décembre2001 - 12/35 même sur toute la longueur de la rainure de cheminement associée 7, comme illustré dans la figure 12B. Dans un tel cas, la forme en section transversale d'une portion de chaque rainure de cheminement 7 depuis le fond de la rainure jusqu'à chaque point
de contact P variera progressivement.
Comme dans l'exemple illustré dans la figure 12A, lorsque la profondeur HI depuis le fond de la rainure jusqu'à chaque point de contact P reste la même, la profondeur H2 depuis chaque point de contact P jusqu'à l'ouverture de la rainure serait petite au niveau d'une portion d'extrémité de rainure 7b et la bille associée 3 sortirait de la rainure. Toutefois, si la profondeur H2 depuis l'ouverture de la rainure jusqu'à chaque point de contact P est choisie pour être la même que dans l'exemple illustré dans la figure 12B, le problème associé au roulement hors de la rainure de la
bille associée 3 peut être avantageusement éliminé.
Si l'on se réfèere maintenant aux figures 2 et 7, chacune des rainures de chemi-
nement 8 dans le chemin de roulement interne 2 a une forme en section transversale qui représente une forme similaire à l'arche gothique, une forme arquée ou une forme ovale, comme c'est le cas avec celle de chacune des rainures de cheminement 7 dans le chemin de roulement externe 1. En outre, chaque rainure de cheminement 8 dans le chemin de roulement interne 1 a une profondeur qui augmente progressivement de
manière similaire vers l'orifice 12 du chemin de roulement externe 1.
Si l'on se réfère aux figures 2 et 4, la surface interne sphérique 5 du chemin de roulement externe 1 et une surface interne de chacune des rainures de cheminement 7
sont, après une opération de durcissement, traitées pour former une surface décou-
pée. Lorsque le chemin de roulement externe 1 est fabriqué en acier tel qu'un acier au carbone moyen, connu par exemple sous la dénomination S53C selon les normes JIS, la surface interne sphérique 5 du chemin de roulement 1 et la surface interne de chacune des rainures de cheminement 7, après que le chemin de roulement externe 1
a subi un durcissement par induction, sont usinées pour former une surface découpée.
La surface découpée après le durcissement par induction représente une rugosité de surface (rugosité moyenne au niveau de l'axe central) Ra qui n'est de préférence pas supérieure à 0,8, mesurée conformément au procédé stipulé dans B0601 des normes JIS. Si l'on se réfère aux figures 2 et 6, la surface externe sphérique 6 du chemin de roulement interne 2, fabriquée en un acier cémenté ou similaire, et la surface interne de chacune des rainures de cheminement 8 sont, après une opération de cémentation, traitées pour former une surface découpée après durcissement, comme c'est le cas
avec le chemin de roulement externe 1.
Dans les figures 2 et 9, l'élément de retenue 4 fabriqué en un acier cémenté ou similaire a la surface externe sphérique 10, la surface interne sphérique 11 et une H:\DACTYLO\19100\19140.DOC - 18 décembre 2001 -13/35
surface interne 9a de chacune des poches 9 qui sont, après une opération de cémen-
tation, traitées pour former une surface découpée en acier trempé.
La surface découpée après durcissement de chacun du chemin de roulement
interne 2 et de l'élément de retenue 4 a une rugosité de surface Ra qui n'est de pré-
férence pas supérieure à 0,8, comme c'est le cas dans celle du chemin de roulement externe 1. Il convient de noter que lorsqu'une couche à traitement de surface 20 comme décrite ci-après en référence aux figures 14 à 16 est formée sur la surface découpée après durcissement dans chacun du chemin de roulement externe 1, du chemin de roulement interne 2 et de l'élément de retenue 4, la couche à traitement de surface 20 devrait avoir une rugosité de surface Ra de préférence ne dépassant pas 0,8.
Comme illustré dans la figure 11, des espaces radiaux entre chacune des rainu-
res de cheminement 7 ou 8 ou l'un quelconque des chemins de roulement externe et interne 1 et 2 et la bille correspondante 3 mesurés dans une direction radiale par rapport au joint universel sont indiqués par dl et d2, respectivement, qui représentent des distances radiales respectives entre chacune des billes 3, sur le cercle primitif PCD sur lequel les billes 3 sont censées être positionnées, et une surface interne de chaque rainure de cheminement 7 ou 8. Le joint universel étant considéré dans sa totalité, au niveau du centre d'angle O0 du joint universel (illustré dans la figure 2), la quantité de jeu du chemin respectif et de la bille correspondante dans la direction radiale peut être exprimée par la somme des distances radiales dl et d2 dans les rainures de cheminement en deux emplacements opposés l'un à l'autre. La somme des distances radiales dl et d2 n'est de préférence pas supérieure à 0,05 mm. Lorsque le joint universel à vitesse constante est destiné à être utilisé avec l'arbre de transmission, la somme des distances radiales dl et d2 est dans la gamme de 0,005 à 0,045 mm, par exemple. Toutefois, lorsque le joint universel à vitesse constante est destiné à être utilisé avec un arbre d'entraînement, la somme des distances radiales dl
et d2 peut être dans la plage de 0,035 à 0,125 mm, par exemple.
Si l'on se réfère à la figure 9A, les espaces axiaux d3 entre chacune des poches 9 dans l'élément de retenue 4 et la bille correspondante 3 dans une telle poche 9 sont
chacun formés pour être un espace positif, c'est-à-dire que la bille 3 est reçue lâche-
ment dans la poche associée 9. Tandis que dans le cas du joint universel à vitesse constante de type fixe destiné à être utilisé avec l'arbre d'entraînement, les espaces axiaux entre chaque poche et la bille associée dans une telle poche sont formés pour être négatifs (-0,01 à -0, 06 mm), c'est-à-dire que la bille est maintenue dans la poche respective par un joint à ajustement serré, le joint universel à vitesse constante destiné à être utilisé avec l'arbre de transmission comme dans le mode de réalisation illustré est tel que les espaces des poches d3 sont prévus pour être positifs et au cours H:\DACTYLO\19100\19140.DOC - 18 décembre 2001 - 14/35
de l'assemblage, ils sont de préférence formés pour être compris dans la gamme de -
0,004 à +0,020 mm, par exemple.
Comme illustré dans la figure 14, les surfaces de l'élément de retenue 4, no-
tamment la surface externe sphérique 10 et la surface interne sphérique 11 de celui-
ci, sont de préférence formées avec une couche à traitement de surface 20 pour réduire la résistance de friction. Dans le mode de réalisation illustré, la couche à traitement de surface 20 est formée sur toute la surface de l'élément de retenue 4
comportant des surfaces internes de la poche respective 9 (illustré dans la figure 9).
La couche à traitement de surface 20 est sous la forme d'un revêtement d'un lubrifiant solide. Du disulfure de molybdène ou du graphite peuvent être utilisés en tant que lubrifiant solide. A titre d'exemple, le disulfure de molybdène peut être enduit pour former la couche à traitement de surface 20, en utilisant une résine résistant à la chaleur, comme par exemple du sulfure de polyphénylène (pps) ou du polyimide en
tant que liant.
La couche à traitement de surface 20 constituée du lubrifiant solide peut avoir une sous-couche 21 formée sur une matrice d'acier formant l'élément de retenue 4 comme illustré dans la figure 15. La sous-couche 21 est de préférence utilisée pour faciliter le dépôt du lubrifiant solide et peut être fabriquée, par exemple, en
phosphate de manganèse ou similaire.
La couche à traitement de surface 20 constituée du lubrifiant solide peut avoir une épaisseur de film ne dépassant pas 12 plm, par exemple. Lorsque la sous-couche 21 est utilisée, l'épaisseur de film incluant l'épaisseur de la couche à traitement de
surface 20 et celle de la sous-couche 21 n'est de préférence pas supérieure à 12 lim.
Dans la figure 14, la couche à traitement de surface 20 peut être une couche sulfurisée à basse température. Une opération de sulfuration à basse température pour former la couche sulfurisée à basse température est une opération dans laquelle du soufre est immergé à basse température et est généralement appelée processus de Corbet. Lorsque la couche à traitement de surface 20 est utilisée sous la forme de la couche sulfurisée à basse température, elle a une épaisseur de film de préférence non
inférieure à 10 gm, et, par exemple, d'environ 30 gtm.
Comme l'opération de sulfuration à basse température est effectuée à basse température, la matrice ne sera pas trempée, et par conséquent, il n'existe aucune possibilité de diminution de la résistance à l'abrasion, qui résulterait autrement de la
réduction de dureté provoquée par la trempe.
La couche à traitement de surface 20 mentionnée ci-dessus est de préférence formée non seulement sur toute la surface de l'élément de retenue 4, mais également sur l'une ou plusieurs de la surface interne sphérique du chemin de roulement externe 1, de la surface externe sphérique 6 du chemin de roulement interne 2, et des surfaces H:\DACTYLO\19100\19140.DOC - 18 décembre 2001 - 15/35 internes des rainures de cheminement 7 et 8 dans les chemins de roulement externe et interne 1 et 2, comme illustré dans la figure 16. Même lorsque la couche à traitement de surface 20 est formée même dans les chemins de roulement externe et interne 1 et 2, elle peut être constituée du lubrifiant solide ou sous la forme de la couche sulfurisée à basse température, comme c'est le cas avec celles de l'élément de retenue
4 comme décrit ci-dessus, et, éventuellement, une sous-couche similaire à la sous-
couche 21 (illustrée dans la figure 15) peut également être utilisée.
Il convient de noter que la couche à traitement de surface 20 formée dans les chemins de roulement externe et interne 1 et 2 peut 8être dissimilaire de la couche à traitement de surface 20 formée dans l'élément de retenue 4. A titre d'exemple, la couche à traitement de surface 20 formée dans le chemin de roulement 1 peut être constituée du lubrifiant solide et la couche à traitement de surface 20 formée dans l'élément de retenue 4 peut alors être une couche sulfurisée à basse température. En outre, la couche à traitement de surface 20 peut être formée dans les chemins de roulement externe et interne 1 et 2 et dans l'élément de retenue 4 dans leur totalité, et, en variante, la couche à traitement de surface 20 peut être formée uniquement dans
les chemins de roulement externe et interne 1 et 2 tandis qu'aucune couche à traite-
ment de surface 20 n'est formée dans l'élément de retenue 4. Encore une fois, les chemins de roulement externe et interne 1 et 2 peuvent ne pas être pourvus de la couche à traitement de surface 20 tandis que seul l'élément de retenue 4 est pourvu de la couche à traitement de surface 20. Il est également possible de ne prévoir la couche à traitement de surface 20 que sur le chemin de roulement externe 1 sans formation de la couche à traitement de surface 20 dans le chemin de roulement
interne 2.
La figure 17 illustre le déroulement d'un processus de fabrication du chemin de roulement externe 1. Un organe de chemin de roulement externe 1W, qui formera finalement le chemin de roulement externe 1, est forgé à partir d'un cylindre creux ou d'un tube en acier, comme illustré en (A) dans la figure 17. La surface périphérique externe de l'organe de chemin de roulement externe 1W et d'autres surfaces sont tournées comme illustré en (B). Une surface interne sphérique du chemin de
roulement externe 1W peut subir un traitement de rugosité de surface par une opéra-
tion de tournage. Ensuite, comme illustré en (C), l'organe de chemin de roulement externe 1W qui a été tourné comme décrit ci-dessus est durci, suivi du découpage après durcissement de la surface interne sphérique 5 (illustrée dans la figure 4), et des surfaces internes des rainures de cheminement 7 après le durcissement, c'est-à-dire
suivi par un découpage d'acier après durcissement comme illustré en (D). Ce décou-
page d'acier après durcissement est effectué en tournant la surface interne sphérique et en fraisant les rainures de cheminement. Des outils de tournage et de fraisage qui H:\DACTYLO\19100\19140.DOC- 18 décembre 2001 - 16/35
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sont utilisés au cours du découpage d'acier après durcissement sont utilisés sous la forme d'un outil en nitrure de bore cubique. Lorsque l'on veut former la couche à traitement de surface 20 illustrée dans la figure 16, ceci s'effectue après le découpage d'acier après durcissement comme illustré en (E), pour ainsi achever le chemin de roulement externe 1. La figure 18 illustre le déroulement d'un processus de fabrication du chemin de roulement interne 2. Comme c'est le cas avec le processus de fabrication du chemin de roulement externe 1, on réalise, en succession, le forgeage pour former un organe
de chemin de roulement interne 2W, le découpage de l'organe de chemin de roule-
ment interne 2W, le durcissement, le découpage après durcissement pour former la surface externe sphérique 6 (illustrée dans la figure 6) de l'organe de chemin de roulement interne 2W et les rainures de cheminement 8 et, éventuellement, la formation de la couche à traitement de surface 20, comme illustré dans les étapes (A)
à (E) respectivement, pour ainsi achever le chemin de roulement interne 2.
La figure 19 illustre le déroulement d'un processus de fabrication de l'élément de retenue 4. Ce processus inclut un moulage sous pression pour former un organe de retenue tel qu'illustré en (A) de la figure 19, la formation des poches 9 (illustrées dans la figure 9) dans l'élément de retenue tel qu'illustré en (B), le durcissement tel qu'illustré en (C), le découpage après durcissement d'au moins les surfaces internes des poches 9 de la surface externe sphérique 10, de la surface interne sphérique 11 et des poches 9, comme illustré en (D) et, éventuellement, la formation de la couche à
traitement de surface 20 comme illustré en (E), pour ainsi achever l'élément de rete-
nue 4.
Dans le joint universel à vitesse constante de structure décrite cidessus,
comme la surface interne sphérique 5 du chemin de roulement externe 1 ou les rainu-
res de cheminement 7, ou à la fois la surface interne sphérique 5 et les rainures de cheminement 7 sont finies pour donner les surfaces découpées après durcissement, la surface externe sphérique 6 du chemin de roulement interne 2 ou les rainures de
cheminement 8, ou à la fois la surface externe sphérique 6 et les rainures de chemi-
nement 8 sont finies pour donner les surfaces découpées après durcissement, et parmi la surface externe sphérique 10, la surface interne sphérique 11 et les poches 9, au moins les surfaces internes des poches 9 sont finies pour donner les surfaces découpées après durcissement, et comme, au lieu d'une opération de rectification après le traitement thermique réalisé jusqu'à présent, on emploie un processus de découpage après durcissement, le temps de traitement peut être avantageusement réduit. A titre d'exemple, le temps de traitement requis peut être environ la moitié de celui requis pour achever l'usinage. En conséquence, un effet de réduction des coûts peut être obtenu. En particulier, lorsque le nombre de chacune des rainures de H"\DACTYLO\19100\19140.DOC - 18 décembre 2001 17/35 cheminement 7 et 8 est de huit comme illustré en rapport avec l'exemple de la figure
8, comme l'opération de formation des rainures représente une proportion relative-
ment grande de l'ensemble du processus de fabrication, la réduction du temps de traitement et la réduction des coûts engendrés par l'utilisation du découpage apres durcissement sont considérables. Dans la mesure o le découpage est effectué après
* le durcissement et qu'aucune contrainte n'est induite au cours du traitement thermi-
que subséquent, l'utilisation du découpage après durcissement garantit la précision dimensionnelle des diverses pièces du joint universel à vitesse constante. A titre d'exemple, il est possible de garantir une précision dimensionnelle comparable à celle obtenue par le processus de rectification. En outre, l'utilisation du découpage après durcissement permet de réaliser l'opération sans le réfrigérant non souhaitable
préjudiciable à l'environnement par opposition au processus de rectification. Autre-
ment dit, dans la mesure o l'opération de découpage est une opération durant
laquelle l'outil est appliqué de manière discontinue sur le matériau, un refroidisse-
ment naturel a lieu pendant que l'outil est dégagé du matériau. Pour cette raison, une
opération à sec est possible.
En raison du découpage de l'acier trempé, la liberté de forme est grande par
comparaison avec la rectification, et il est possible de traiter les rainures de chemine-
ment 7 et 8 des chemins de roulement externe et interne 1 et 2 de manière à ce qu'elles aient une forme ovale en section transversale comme illustré dans la figure C. Cette opération de formage de la forme ovale peut être réalisée en changeant l'angle d'avance (l'angle d'inclinaison) de l'outil 25 pour l'opération de fraisage à mesure qu'il avance dans une direction longitudinale par rapport aux rainures, pour ainsi modifier la largeur de contact de l'outil 25 avec le matériau, comme illustré dans la figure 13. En outre, en changeant progressivement l'angle d'avance de l'outil , il est possible de changer progressivement la profondeur H1 depuis le fond de rainure de chaque rainure de cheminement 7 jusqu'à l'un quelconque des points de contact P tandis que la profondeur H2 depuis l'un quelconque des points de contact P
jusqu'à l'ouverture de la rainure est fixe, comme illustré dans la figure 12B.
Bien qu'avec le découpage d'acier trempé, la rugosité de surface résultante
serait grossière par comparaison avec l'opération de rectification, elle peut être com-
pensée par l'utilisation de la couche à traitement de surface 20 comme exposé en relation avec les figures 14 à 16. Lorsque la couche à traitement de surface 20 est un
film constitué du lubrifiant solide, un effet de lubrification à un stade initial d'utilisa-
tion avant que le lubrifiant soit bien réparti, permet de supprimer efficacement la génération de chaleur. D'autre part, lorsque la couche à traitement de surface 20 est une couche sulfurisée à basse température, la pièce à transformer ne sera pas trempée
au cours du traitement, et par conséquent, on peut éviter avantageusement la réduc-
H:ADACTYLO\19100\19140.DOC - 18 décembre 2001 - 18/35 tion de duretérésultant du trempage, qui entranerait subséquemment une réduction
de la résistance à l'abrasion.
Par la suite, les résultats d'essais vont être exposés. La figure 20 illustre le gra-
dient de température (la différence entre une température de surface et une tempé-
rature ambiante) en fonction du changement de spécification du chemin de roulement externe 1 dans le joint universel à vitesse constante destiné à l'utilisation avec l'arbre de transmission selon le mode de réalisation illustré dans et décrit en référence à la
figure 2.
La spécification du chemin de roulement externe 1 comporte les trois types d'échantillons suivants testés: (1) échantillon sans traitement de surface, (2) échantillon avec un traitement de surface 1 (la couche de lubrifiant solide utilisée avec la sous-couche de phosphate de manganèse) et
(3) échantillon avec un traitement de surface 2 (on utilise la couche sul-
furisée à basse température).
Les diverses pièces constitutives autres que le chemin de roulement externe avaient les mêmes spécifications, et toute la surface de l'élément de retenue 4 était formée avec la couche sulfurisée à basse température et le chemin de roulement interne 2 avait la même spécification que le traitement de surface 1 utilisé dans le
chemin de roulement externe 1.
Tous ces échantillons ont été testés dans les mêmes conditions d'essai dans lesquelles on a utilisé comme lubrifiant une graisse, 196 Nm avec un angle de joint
de 100 et le régime de rotation d'essai était de 2.000 et de 3.000 t/min.
A partir du graphique illustré dans la figure 20, on comprendra aisément que le chemin de roulement externe 1, lorsqu'il est pourvu de la couche à traitement de surface 20, permet de supprimer efficacement une augmentation de température, par comparaison avec le chemin de roulement externe sans couche à traitement de surface, et que lorsque la couche à traitement de surface 20 est utilisée sous la forme d'une couche sulfurisée à basse température, elle supprime plus efficacement
l'augmentation de la température que celle présentée par le lubrifiant solide.
Bien que la présente invention ait été décrite entièrement en relation avec ses modes de réalisation préférés, en référence aux dessins d'accompagnement qui sont utilisés uniquement à titre d'illustration, les personnes versées dans la technique concevront aisément de nombreux changements et modifications dans le cadre
d'évidence, à l'examen de la description présentée ici de la présente invention. En
conséquence, de tels changements et modifications, à moins de sortir du cadre de la
présente invention tel qu'exposé dans les revendications annexées, doivent être
considérés comme inclus dans les présentes.
H:\DACTYLO\19100\19140.DOC - 18 décembre 2001 - 19/35
Claims (12)
1. Joint universel à vitesse constante comprenant: un chemin de roulement externe ayant une surface interne sphérique, ladite surface interne sphérique ayant une pluralité de rainures de cheminement définies
dans celle-ci, chacune desdites rainures de cheminement dans le chemin de roule-
ment externe ayant un fond de rainure de forme en section longitudinale représentant la forme d'une courbe;
un chemin de roulement interne ayant une surface externe sphérique et posi-
tionné à l'intérieur du chemin de roulement externe, ladite surface externe sphérique ayant une pluralité de rainures de cheminement définies dans celle-ci, correspondant avec les rainures de cheminement respectives dans le chemin de roulement externe, chacune desdites rainures de cheminement dans le chemin de roulement interne ayant un fond de rainure de forme en section longitudinale représentant la forme d'une courbe; une pluralité de billes interposées entre les chemins de roulement externe et interne et reçues à rotation entre les rainures de cheminement conjuguées dans les chemins de roulement externe et interne; un élément de retenue ayant une pluralité de poches recevant les billes correspondantes, ledit élément de retenue ayant une surface externe sphérique, maintenue en contact superficiel avec la surface interne sphérique du chemin de roulement externe, et une surface interne sphérique, retenue en contact superficiel avec la surface externe sphérique du chemin de roulement interne; chacune desdites rainures de cheminement dans le chemin de roulement externe ayant un centre de courbure se trouvant dans une section axiale du chemin de roulement externe; et chacune desdites rainures de cheminement dans le chemin de roulement interne ayant un centre de courbure se trouvant sur une section axiale du chemin de roulement interne, ledit centre de courbure de chaque rainure de cheminement dans le chemin de roulement externe et ledit centre de courbure de chaque rainure de cheminement dans le chemin de roulement interne étant décalés d'une égale distance vers la gauche et vers la droite par rapport à un centre d'angle du joint universel; dans lequel ladite surface interne sphérique du chemin de roulement externe ou chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement externe, ou à la fois la surface interne sphérique du chemin de roulement externe et chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement externe est ou sont définie(s)
par une surface découpée après durcissement.
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2. Joint universel à vitesse constante selon la revendication 1, dans lequel ladite surface externe sphérique du chemin de roulement interne ou chacune des rainures de cheminement dans le chemin de roulement interne, ou à la fois la surface
externe sphérique du chemin de roulement interne et chacune des rainures de chemi-
nement dans le chemin de roulement interne, est ou sont définie(s) par une surface
découpée après durcissement.
3. Joint universel à vitesse constante selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, de la surface externe sphérique, de la surface interne sphérique et des poches, au moins les poches ont des surfaces internes respectives qui sont définies par une
surface découpée après durcissement.
4. Joint universel à vitesse constante selon l'une des revendications 1 à 3,
dans lequel le joint universel à vitesse constante est destiné à être utilisé avec un
arbre de transmission.
5. Joint universel à vitesse constante selon la revendication 4, dans lequel le chemin de roulement externe a un orifice d'entrée et une ouverture arrière opposée à l'orifice d'entrée et ayant un diamètre plus petit qu'un diamètre de l'orifice d'entrée, ledit chemin de roulement externe étant également formé avec une bride d'ajustement à un endroit radialement à l'extérieur d'une périphérie externe de l'orifice d'entrée et avec une fixation cylindrique formée avec celui-ci de manière à faire saillie axialement vers l'extérieur depuis l'ouverture, l'arbre de transmission s'étendant à travers l'ouverture arrière et venant ensuite en prise avec la surface périphérique
interne du chemin de roulement interne.
6. Joint universel à vitesse constante selon l'une des revendications
précédentes, dans lequel le nombre de rainures de cheminement dans chacun des
chemins de roulement externe et interne est de huit.
7. Joint universel à vitesse constante selon l'une des revendications
précédentes, dans lequel une surface d'au moins l'élément de retenue est formée avec
une couche à traitement de surface pour réduire une résistance de friction.
8. Joint universel à vitesse constante selon la revendication 7, dans lequel
la couche à traitement de surface est un film de lubrifiant solide.
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9. Joint universel à vitesse constante selon la revendication 7, dans lequel
la couche à traitement de surface est une couche sulfurisée à basse température.
10. Joint universel à vitesse constante selon l'une des revendications
précédentes, dans lequel chacune des rainures de cheminement dans chacun des chemins de roulement interne et externe et la bille correspondante coopèrent pour définir entre elles des espaces radiaux, chacun desdits espaces radiaux ayant une
taille ne dépassant pas 0,05 mm.
1o
11. Joint universel à vitesse constante selon l'une des revendications
précédentes, dans lequel chacune des poches dans l'élément de retenue et la bille correspondante reçue dans celle-ci coopèrent pour définir des espaces axiaux, chacun
desdits espaces axiaux étant positif.
12. Joint universel à vitesse constante selon l'une des revendications
précédentes, dans lequel chacune des rainures de cheminement dans le chemin de
roulement externe a une forme en section transversale qui est ovale.
H:\DACTYLO\1 9100\19140.DOC - 18 décembnre 2001 - 22/35
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